Erbin在腫瘤中的功能及作用機制*

谷紅麗甄艷姚衛(wèi)民

Erbin在腫瘤中的功能及作用機制*

谷紅麗①甄艷①姚衛(wèi)民①

Erbin基因是一個新型的基因，定位于人類5號染色體長臂，其表達的蛋白簡稱Erbin蛋白。Erbin蛋白含有LAP和PDZ兩個功能結(jié)構(gòu)域，可與多種蛋白結(jié)合，具有維持細胞結(jié)構(gòu)完整、調(diào)節(jié)細胞增殖和分化、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑等功能作用。大量研究顯示Erbin在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中具有兩面性，在不同的背景下，Erbin可以激活不同的信號通路，表現(xiàn)出抑癌或促癌的作用，且Erbin表達量的多少與腫瘤的分期、預(yù)后密切相關(guān)。因此，研究Erbin基因在腫瘤中的發(fā)病機制將為腫瘤靶向治療提供堅實的理論基礎(chǔ)，Erbin基因?qū)⒂邢Ｍ蔀樾碌陌┌Y藥物作用靶點。

Erbin；腫瘤；機制

Erbin（ErbB2-interacting protein）是2000年Borg等[1]通過酵母雙雜交法發(fā)現(xiàn)的一個新的ERBB2相互作用蛋白。Erbin蛋白廣泛表達于人體組織中，具有多種生物學(xué)功能，其對維持上皮細胞極性、形態(tài)完整性以及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路方面的功能尤為重要。近年來已有多項研究證實Erbin表達的異常與腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，現(xiàn)就Erbin在腫瘤中的功能和作用機制進行闡述。

1 Erbin的分子結(jié)構(gòu)及生物學(xué)功能

Erbin屬于LAP（leucine-rich repeat and PDZ domain）蛋白家族的新成員，其N端含有16個LRR結(jié)構(gòu)域，C端含一個PDZ結(jié)構(gòu)域[2]。LAP蛋白家族為一組進化上連鎖相關(guān)的蛋白家族，其包括果蠅的Scribble、秀麗線蟲的LET-413、哺乳動物的Densin-180（為一種神經(jīng)元特異性蛋白，是在哺乳動物中首先發(fā)現(xiàn)的LAP家族成員）、erbin、hScribble（人Scribble同源物）及Lano。Erbin基因定位于5號染色體長臂5q12.3，其mRNA由26個外顯子組成，其中21-26號外顯子的選擇性剪接可翻譯形成7種突變體。目前只有兩種突變體的表達產(chǎn)物已被證實，其中一種突變體由1371個氨基酸殘基組成，另一種由1412個氨基酸殘基組成[3]。Erbin基因可在大多數(shù)人組織中表達，在腦、心臟、腎臟、肌肉及胃組織中較為豐富，其對維持細胞結(jié)構(gòu)完整、調(diào)節(jié)細胞增殖和分化、發(fā)育過程中器官形態(tài)的發(fā)生及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑等具有重要作用。

2 Erbin與腫瘤發(fā)生發(fā)展的相關(guān)性

早在10年前已有研究報道，LAP家族的其他成員，如Scribble和Let413等具有腫瘤抑制因子的功能[4-7]，然而，關(guān)于Erbin的研究則少之又少，經(jīng)過近10年的努力，現(xiàn)有研究表明Erbin與腫瘤、心血管疾病、腎臟疾病、糖尿病、炎癥等疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，但Erbin在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中究竟扮演著什么樣的角色尚不明確。

Erbin在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中具有兩面性。胡雅彬等[8]通過基因芯片及免疫組化檢測人正常乳腺組織和乳腺癌組織Erbin的表達證實Erbin在人乳腺癌組織中的表達顯著降低，同時也通過體外實驗表明在乳腺癌細胞中抑制Erbin的表達可誘導(dǎo)細胞對靶向治療藥物赫賽汀單抗產(chǎn)生抗性。此外Dan等[9]也報道在Her-2陽性的乳腺癌組織中Erbin的表達水平顯著下降，且Erbin表達的缺失可促進乳腺癌細胞的侵襲、轉(zhuǎn)移。由此可見，在乳腺癌中Erbin表現(xiàn)為抑癌的一面，但也有研究表明Erbin可促進乳腺癌的發(fā)生發(fā)展，Tao等[10]研究證實在ErbB2陽性的乳腺癌中Erbin的表達增加，Erbin可通過調(diào)節(jié)ErbB2的穩(wěn)定性和活性來調(diào)控乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展。同時，也有研究報道抑制Erbin的表達可增強MCF-7乳腺癌細胞對腫瘤壞死因子相關(guān)的凋亡誘導(dǎo)配體TRAIL的敏感性，從而促進細胞的凋亡[11]。Erbin在乳腺癌中的功能作用仍存在一定的爭議，且其具體機制尚未明確，有待進一步研究。

同時，近期也有學(xué)者報道Erbin表達的缺失與宮頸癌的發(fā)生發(fā)展相關(guān)，Hu等[12]研究表明Erbin在宮頸癌組織中表達水平普遍降低甚至缺失，并推測IL-6/ STAT3/Erbin形成一個負反饋環(huán)路，Erbin可能作為負調(diào)控分子，抑制STAT3信號通路的活化， Erbin缺失導(dǎo)致的STAT3活化誘導(dǎo)宮頸癌細胞抗失巢凋亡，從而促進腫瘤轉(zhuǎn)移。

但也有研究證實Erbin基因在有些腫瘤中表達上調(diào)。近期Yao等[13]研究表明Erbin基因在結(jié)直腸癌中的表達是上調(diào)的，且其表達量與腫瘤的分期、進展密切相關(guān)，Erbin通過調(diào)節(jié)表皮生長因子受體（EGFR）的表達來調(diào)節(jié)腫瘤的發(fā)展演變。

還有研究報道Erbin基因參與神經(jīng)纖維瘤的發(fā)生發(fā)展，其可能機制是通過調(diào)節(jié)蛋白激酶PAK2的活性而影響抑癌基因Merlin的表達[14]。

3 Erbin在腫瘤發(fā)生發(fā)展中可能的機制

Erbin作為LAP蛋白家族的新成員，可作為一種支架蛋白，在細胞極性形成、維持上皮細胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定及介導(dǎo)ErbinB2等分子在細胞中的定位具有重要作用。LAP蛋白常定位于果蠅、線蟲和人極性上皮細胞的基底外側(cè)膜或者附著于側(cè)膜連接結(jié)構(gòu)，有研究發(fā)現(xiàn)，在秀麗隱桿線蟲中LET-413基因突變可使上皮細胞形態(tài)的完整性受到破壞，并導(dǎo)致細胞之間粘附連接缺失[11]，并且類似現(xiàn)象在黑腹果蠅Scribble基因突變中也可發(fā)生，Thornberry[15]研究也提示在哺乳動物中Scribble缺失可降低細胞間粘附能力，并誘導(dǎo)細胞的定向遷移。Erbin作為一種支架蛋白，其可與多種蛋白結(jié)合，現(xiàn)越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，Erbin常與細胞黏附連接的組分相互作用或與某些參與細胞-基質(zhì)黏附蛋白形成復(fù)合物，這均提示Erbin參與細胞極性的形成[10]。然而，眾所周知，細胞極性和形態(tài)的完整性對于上皮細胞行使正常的功能至關(guān)重要，上皮細胞極性的喪失和形態(tài)完整性破壞與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。因此，筆者推測Erbin表達的異?；蛘咭龑?dǎo)相互結(jié)合蛋白的錯誤定位可能與細胞極性的喪失有關(guān)，進而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生發(fā)展。

Erbin不僅可以作為一種支架蛋白，參與細胞結(jié)構(gòu)的形成，其還可作為一種接頭蛋白，可與多種信號蛋白相互作用，參與細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的形成，信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的異常與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。Erbin在MAPK、NF-κB 、TGFβ信號通路的調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用。

絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）是一組能被不同的細胞外刺激，如細胞因子、神經(jīng)遞質(zhì)、激素、細胞應(yīng)激及細胞黏附等激活的絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶，其主要包括ERK、JNK、P38MAPK、ENK5四個亞家族。MAPK信號通路參與調(diào)節(jié)細胞的生長、分化、對環(huán)境的應(yīng)激適應(yīng)、炎癥反應(yīng)等多種重要的細胞生理、病理過程。然而，Erbin在MAPK信號通路中的角色仍存在一定的爭議，有研究表明，在神經(jīng)元和心臟組織中Erbin可促進ERK信號通路[16-17]，而在上皮細胞中及其他特定環(huán)境中Erbin則表現(xiàn)為抑制ERK信號通路[18-19]，這表明在不同的組織細胞、作用環(huán)境下Erbin表現(xiàn)出不同的功能作用，這可能與Erbin作用的功能域（LRR或PDZ）不同有關(guān)，并且在不同的作用環(huán)境下erbin對ERK信號通路的調(diào)節(jié)機制不同。有研究表明Erbin通過其LRR功能結(jié)構(gòu)域的相互作用可影響ERK的磷酸化，導(dǎo)致ERK激酶活性的下調(diào)，且這種效應(yīng)是呈Erbin劑量依賴性的，同時Erbin還可抑制表皮生長因子（EGF）和神經(jīng)生長因子（NGF）誘導(dǎo)的ERK活化[20]。Erbin還可通過與活化的Ras-GTP間接作用阻斷Raf-Ras1的相互作用，從而抑制ERK通路。同時也有學(xué)者認為Erbin通過其LRR結(jié)構(gòu)域可與Sur-8（一種支架蛋白，是Ras-Raf形成所必須的）相互作用，阻斷Sur-8與活化的Ras-Raf相結(jié)合，從而抑制ERK的活性[21]。然而，也有研究表明Erbin通過其PDZ結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)兒茶酚胺相關(guān)的ERK激活。10多年前Rangwala等[22]就報道，Erbin通過MAPK依賴的途徑參與神經(jīng)膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展，其具體機制為Erbin可與Merlin蛋白（Ⅱ型神經(jīng)纖維瘤病NF2的基因產(chǎn)物）通過MAPK依賴的途徑間接作用，調(diào)節(jié)細胞間粘合連接的解離，從而抑制Schwann細胞中Erbin的表達，改變細胞間的相互作用，阻滯鈣黏蛋白依賴的粘合連接，從而促進細胞的增殖、轉(zhuǎn)移。然而，在不同腫瘤中Erbin在MAPK信號通路中的角色仍尚未明確。

作為一個轉(zhuǎn)錄因子蛋白家族，NF-κB（nuclear factor-kappa B）信號通路包括受體和受體近端信號銜接蛋白，IκB激酶復(fù)合物，IκB蛋白和NF-κB二聚體，其與腫瘤的發(fā)生、增殖、分化、凋亡、侵襲、轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。Erbin在調(diào)節(jié)含核苷酸結(jié)合和寡聚化結(jié)構(gòu)域的蛋白（Nod2）依賴的NF-κB信號途徑中發(fā)揮重要作用，Erbin可與Nod 2特異性結(jié)合，從而活化其下游的NF-κB信號通路。用MDP刺激HEK293T細胞和結(jié)腸上皮細胞系LoVo細胞可增強Nod2依賴的NF-κB活性，而轉(zhuǎn)染erbin基因后則可明顯降低NF-κB的活性。NF-κB信號通路在維持細胞增殖和凋亡的動態(tài)平衡中發(fā)揮著重要的作用，其調(diào)節(jié)的異常與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。TRAIL（Tumor necrosis factor related apoptosis-inducing ligand）屬于腫瘤壞死因子超家族成員，其可誘導(dǎo)腫瘤細胞的凋亡，其不僅可以通過激活caspase（細胞凋亡蛋白酶）級聯(lián)放大反應(yīng)誘導(dǎo)細胞凋亡，還可以通過NF-κB信號通路調(diào)節(jié)細胞的凋亡。Brog等研究表明在用重組TRAIL即rsTRAIL治療的Jurkat白血病T淋巴細胞中Erbin的表達是下調(diào)的，也有Dan等[2]證實在Erbin表達缺失的人乳腺癌細胞MCF-7中IκB（NF-κB的抑制劑）的磷酸化減少且NF-κB的活性下降，Erbin表達的下調(diào)通過抑制ErbB2/AKT/NF-κB信號通路促進MCF-7細胞對rsTRAIL誘導(dǎo)凋亡的敏感性。

TGF-β家族是一類在結(jié)構(gòu)上相關(guān)的轉(zhuǎn)化生長因子，其包括TGF-β、活化素（activin）等，他們參與細胞的生長、黏附、分化、遷移及凋亡。TGF-β家族主要通過smad蛋白傳遞信號，其所形成的信號網(wǎng)絡(luò)參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展[23]。近期有研究發(fā)現(xiàn)，Erbin參與TGF-β信號通路的調(diào)節(jié)，Warner等[24]通過酵母雙雜交方法在小鼠組織中篩查發(fā)現(xiàn)Erbin為一種新型的Smad3結(jié)合蛋白，Erbin與其他Smad3結(jié)合蛋白有許多相似的結(jié)構(gòu)、功能特點，每個Smad3結(jié)合蛋白都至少有一個PDZ結(jié)構(gòu)域。然而Dai等[25]發(fā)現(xiàn)缺失PDZ結(jié)構(gòu)域的Erbin突變體蛋白仍可與Smad3結(jié)合，其還證實在毗鄰Erbin PDZ結(jié)構(gòu)域處還有一個新型的與Smad3相互作用結(jié)構(gòu)域。Erbin可以特異性的與Smad3/ Smad2結(jié)合，Erbin表達的增加可抑制Smad3/Smad2與Smad4聚集，這表明Erbin可負向調(diào)節(jié)Smad3/Smad2的功能，進而負向調(diào)控TGF-β信號通路的激活。有學(xué)者報道Erbin可通過對TGF-β信號通路的調(diào)節(jié)參與神經(jīng)膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展。此外，Erbin的表達還具有細胞周期依賴性，其在G2/M期表達最多，因此，筆者推測Erbin可以調(diào)節(jié)細胞周期的進程，且其調(diào)節(jié)的異常與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[26]。

綜上所述，Erbin在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，但目前研究顯示Erbin的調(diào)節(jié)具有兩面性，可能與其特殊的分子結(jié)構(gòu)、反應(yīng)機制有關(guān)，正是這些特殊性使Erbin的調(diào)控作用變得極其復(fù)雜。在不同的腫瘤中、作用環(huán)境下表現(xiàn)出不同的功能作用。Erbin在腫瘤中的作用表現(xiàn)為兩面性可能與其參與的功能結(jié)構(gòu)域、相互作用的蛋白、信號通路不同相關(guān)，但其具體作用機制目前仍未明確。對其進一步深入研究，將為針對Erbin作為靶點的腫瘤靶向治療提供堅實的理論基礎(chǔ)。

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10.3969/j.issn.1674-4985.2015.33.047

2015-06-01） （本文編輯：陳丹云）

2014國家自然科學(xué)基金（1814019061）；廣東省醫(yī)學(xué)院校級重點學(xué)科（X21120）

①廣東醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院 廣東 湛江 524000

姚衛(wèi)民